量子効果を利用した低障壁水素結合ポテンシャルエネルギー曲線の「可視化」

• 研究課題/領域番号: 25K09540
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分43020:構造生物化学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
• 研究代表者: 栗原 和男 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 上席研究員 (50354890)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2027年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2026年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 低障壁水素結合 / 量子効果 / 中性子 / 重水素 / 結晶構造解析

研究開始時の研究の概要

タンパク質分子中の低障壁水素結合（Low Barrier Hydrogen Bond, LBHB）は、酵素反応過程等での重要性や結合内プロトントンネリングによる水素原子非局在化の観点からも着目されている。近年、申請者らも含め実験的な観察報告がなされているが、理論、量子化学計算での裏付けが未だ十分でなく報告を疑問視する主張もある。申請者は核の量子効果の一つである重水素の同位体効果を利用し、未置換体（軽水素）やより高い温度環境下での測定も重層的に組み合わせ、LBHBの本質を示すポテンシャルエネルギー曲線形状の対称性や低障壁の存在を可視化し、LBHBのエネルギー的側面を含めた構造詳細を明らかにする。